FI73477C - Anordning foer torkning av en aemnesbana. - Google Patents

Description

1 73477

Laite aineradan kuivattamiseksi -Anordning för torkning av en ämnesbana Tämä keksintö kohdistuu laitteeseen aineradan kuivattamiseksi. Ennestään tunnetuissa paperin monisylinterikuivaimis-sa on useita halkaisijaltaan 1,5-1,8 metrin valurautasylin-tereitä sovitettuna kahteen päällekkäiseen riviin niin, että ylärivin syliterit ovat alarivin sylintereiden välisessä aksiaalisessa pystytasossa. Aikaisemmin käytetyillä alhaisilla käyntinopeuksilla oli alasylintereiden yläpuolelle ja yläsylintereiden alapuolelle sovitettu viiran tai huovan ohjausteloja, joiden ohjailemina päätön alaviira ja päätön yläviira kulkivat sylintereiden muodostaman käyttö-ryhmän läpi siten, että ylävirran tai -huovan ohjaustelat ohjasivat paperirataa yläsylintereiden kehän yläpintaa vasten ja alaviiran tai -huovan ohjaustelat ohjasivat sy-linteririviltä toiselle kulkevaa paperirataa alasylinterei-den kehän alapintaa vasten tukien näin sylinteriltä toiselle siirtyvää paperirataa ja parantaen paperiradan ja kuuman sylinterin pinnan välistä kontaktia.

Pyrittäessä tällaisilla kuivaimilla yhä suurempiin käynti-nopeuksiin todettiin kuitenkin katkofrekvenssin lisääntyvän hyvin nopeasti. Katkofrekvenssin lisääntymisen oletettiin aiheutuvan radan lisääntyneestä jännityksestä ja erityisesti radan kulussa eri syistä aiheutuvista häiriöistä, nk. lepatuksesta, joka radan perusjännityksen ohella aiheuttaa lisäjännityksiä. Tämä radan leveyttä kohti laskettu perus jännitys, jonka keskipakovoima synnyttää radan nk. vapaassa viennissä kahden sylinterin välillä, nousee neliöl-lisesti käyntinopeuden funktiona. Katsottiin myös katkofrekvenssin lisääntymisen osaltaan aiheutuvan kuivaimen ensimmäisillä sylintereillä, joilla rata on vielä kaikkein märin, esiintyvästä radan ja sylinterin pinnan välisestä adheesiosta, jonka voittamiseksi tarvittaisiin lisä jännitystä 2 73477 radassa. Adheesio aiheutuu osittain radan ja sylinterin välillä olevan vesikerroksen molekyylivoimista, osittain kuitujen "kiinnipalamisesta" sylinterin pintaan. Adheesion voittamiseksi on radan muodostettava riittävä kulma sylinterin pinnan kanssa erkanemispisteessään. On helppo ymmärtää, että mitä pienempi tämä kulma on, sitä suurempi jännitys tarvitaan radassa sen erkanemispisteessä adheesion voittamiseksi.

Näiden vaikeuksien eliminoimiseksi ryhdyttiin kuivaimen alkuosa tai ensimmäinen käyttöryhmä rakentamaan aikaisemmasta poikkeavalla tavalla käyttäen ainoastaan yhtä kuiva-tusviiraa tai -huopaa. Tämä kuivatusviira tai -huopa on tavallisesti sovitettu siten, että alasylinterit ovat viira-lenkin sisällä ja yläsylinterit sen ulkopuolella. Näin ollen se puristaa paperirataa yläsylintereiden kehän yläpintaa vasten, mutta kulkee alasylintereiden kehän alapinnan ja paperiradan välissä. Tällä tavoin on viira ja paperirata saatu koskettamaan toisiaan koko paperiradan viennin pituudelta tämän ensimmäisen käyttöryhmän läpi, mistä syystä tätä kuivatusviiraa kutsutaankin "kontaktiviiraksi". Tämän ratkaisun haittapuolena on, että paperirata ei ole suoranaisessa kosketuksessa alasylintereiden kanssa, jotka eivät siten pysty osallistumaan kuivatukseen riittävän hyvin. Nykyään onkin suunniteltu kuivaimia, joissa alasylinterit ovat vailla lämmitysmahdollisuutta ja halkaisijaltaan pienemmät kuin ylärivin sylinterit, jolloin ne itäe asiassa toimivat ainoastaan viiran ohjausteloina.

Edellä mainittu ratkaisu on tosiaankin vähentänyt katko-frekvenssiä monisylinterikuivaimissa. Vanhaa kuivainta uusittaessa onkin sen alkupää usein muunnettu kontaktiviira-ryhmäksi ja vaikka kuivausintensiteetti väheneekin tämän johdosta, on tällä rakennemuutoksella kuitenkin aikaansaatu suurempi kapasiteetti parantuneen käyntihyötysuhteen ansi- II.

3 73477 osta. Yleinen käsitys onkin ollut, että kontaktiviiran tehtävänä on "tukea rataa" vapaissa vienneissä sylinterei-den välillä. On arveltu paperin ja viiran välisen kontaktin vähentävän lepatusta ja sitä kautta alentavan radan jännitystä. Tämä on varmaan totta, mutta tällä rakenteella on toinenkin etu tarjottavanaan, jota käsitellään alempana.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada laite aineradan kuivattamiseksi, jossa sylintereiden ja viirojen kulun uudenlaisella järjestelyllä estetään adheesiosta aiheutuvat suuret jännitykset ja pienennetään näin katko-frekvenssiä, kuitenkin niin, että samalla aikaansaadaan tehokas lämmönsiirto myös alarivin sylintereiltä niiden kehän alapintaa vasten kulkevaan paperirataan. Esillä oleva keksintö perustuu uuteen teoreettiseen analyysiin radan kulusta ja jännityksistä vapaassa viennissä ja erityisesti adheesion aiheuttamista jännityksistä. Keksinnön mukaisella ratkaisulla voidaan koko kuivain rakentaa samalla tavalla käyttäen kahta erillistä päätöntä viiraa tai huopaa ylä- ja alarivin sylintereitä varten.

Keksinnön pääasialliset tunnusmerkit ilmenevät oheisista patenttivaatimuksista.

Esillä olevan keksinnön mukaan on nyt todettu, että edellä mainitut tarkoitusperät ovat saavutettavissa sovittamalla alarivin sylinteristä seuraava ylärivin sylinteri ainakin lähes kokonaan mainitun alarivin sylinterin kehän alaosaa pitkin ohjatun viiran tai huovan erkanemisviivan kautta kulkevaksi ajatellun pystytason toiselle puolelle.

Analyysi, johon keksintö perustuu ja johon edellä viitattiin, kohdistuu radan muotoon ja jännityksiin vapaissa vienneissä sylintereiden välillä. Analyysissä on otettu huomioon keskipakovoiman, painovoiman ja radan ja ilman väli- 4 73477 nen kitka. Analyysin mukaan jännityksen suuruutta laskettaessa on keskipakovoima yleensä dominoiva. Painovoiman ja kitkan aiheuttamat lisä jännitykset ovat, kun adheesiota ei esiinny, aivan vähäiset. Adheesion vallitessa saattaa sen sijaan esiintyä erittäin huomattavia lisäjännityksiä. Nyt on havaittu, että jännitys alaspäin kulkevassa radassa saattaa olla adheesiotapauksessa jopa pienmpi kuin adhee-siottomassa tapauksessa. Tämä johtuu siitä, että adheesiotapauksessa radan alaspäin kulkeva osa on lyhyempi ja sen vuoksi sekä painovoiman että kitkan aiheuttama lisä jännitys pienempi kuin adheesiottomassa tapauksessa. On tärkeä havaita, että painovoima suurentaa alaspäin kulkevan paperi-radan erkanemiskulmaa yläsylinteriltä, mikä vähentää jänni-tystarvetta erkanemispisteessä.

Nousevalla rataosalla asiantila on toinen. Jännitykset saattavat olla jopa moninkertaisia adheesiottomaan tapaukseen verrattuna. Tavanomaisella sylinteri järjestelyllä tämä johtuu yksinkertaisesti geometrisistä syistä. Kireähköllä nousevalla rataosalla erkanemiskulma alasylinteriltä on pieni ja painovoima pienentää tätä kulmaa edelleen, jolloin erkanemiseen tarvittava voima kasvaa. Yllä selostetussa ennestään tunnetussa kontaktiviiraryhmässä adheesiota voi esiintyä radan alaspäin suuntautuneissa vienneissä, mutta ylöspäin suuntautuneissa vienneissä adheesio on eliminoitu sillä, että viira tai huopa on radan ja alasylinterin välissä. Näin ollen on syytä uskoa, että kontaktiviiraryhmän menestyksellisyys ei perustu vain radan tuennalle, vaan myös sille tosiasialle, että suuret adheesiojännitykset on eliminoitu.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa ratkaisussa alarivin sylinteristä seuraava ylärivin sylinteri on lähes kokonaan tai edullisesti kokonaan mainitun alarivin sylinterin kehän alaosaa pitkin ohjatun viiran tai huovan erkanemisviivan

II

5 73477 kautta kulkevaksi ajatellun pystytason toisella puolella, jolloin paperirataan vaikuttava painovoima on omiaan suurentamaan paperiradan erkanemiskulmaa alasylinteriltä ja numeeriset laskut osoittavat, että mitään suuria jännityksiä ei enää esiinny tällaisessa viennissä. Kaikki sylinterit kuivattavat lisäksi tehokkaasti paperirataa, koska sekä ylärivin sylintereille että alarivin sylintereille on erikseen oma päätön viiransa tai huopansa ja viirojen tai huopien ohjaustelat voidaan sovittaa siten, että viirat tai huovat tukevat paperiradan vapaita vientejä, jolloin varsinkin paperiradan ylöspäin suuntautuvat viennit on helppo tukea koko pituudeltaan.

Ylä- ja alarivin sylinterit ovat edullisesti suurinpiirtein päällekkäin siten, että kukin ylärivin sylinteri on alarivin seuraavan sylinterin yläpuolella ja mahdollisesti hieman sen edessä, jolloin paperiradan nousevan viennin erka-nemiskulma alasylinteriltä edelleen suurenee.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kaaviomaista sivukuvantoa ennestään tunnetusta monisylinterikuivaimesta, jossa ensimmäinen ryhmä on nk. kontaktiviiraryhmä, kuvio 2 esittää kaaviomaista sivukuvantoa paperiradan ylöspäin ja alaspäin suuntautuneista vienneistä ennestään tunnetuissa monisylinterikuivaimissa, ja kuvio 3 esittää kaaviomaista sivukuvantoa keksinnön mukaisesta monisylinterikuivaimesta.

Kuvio 1 esittää erästä nykyisin käytössä olevan monisylin-terikuivaimen kahta ensimmäistä käyttöryhmää, joista ensimmäinen on nk. kohtaktiviiratyyppiä. Tässä ensimmäisessä käyttöryhmässä päätön kontaktiviira 5 on ohjattu vuoronpe 6 73477 rään kahdessa päällekkäisessä rivissä olevien sylintereiden kehän osan ympäri siten, että kontaktiviira 5 kulkee alasy-linteriltä la ylöspäin yläsylinterille ly ja siitä edelleen alaspäin seuraavalle alasylinterille jne. Tällöin alasylin-terit la jäävät kontaktiviirasilmukan 5 sisäpuolelle, jolloin paperirata 2, joka kulkee kontaktiviirasilmukan 5 ulkopinnalla, on suorassa kosketuksessa ainoastaan yläsy-lintereiden ly kehän yläpinnan kanssa. Sen sijaan paperirata 2 ei ole suoranaisessa kosketuksessa alasylintereiden la kehän alapinnan kanssa vaan kontaktiviira 5 on alasylinte-reiden la ja paperiradan 2 välissä. Näin ollen mitään kunnollista lämmönsiirtoa ei ole mahdollista aikaansaada alasy lintereiden la ja paperiradan 2 välillä tässä ensimmäisessä käyttöryhmässä.

Etuna on kuitenkin, että kontaktiviira 5 tukee paperirataa 2 koko sen pituudelta tässä ensimmäisessä käyttöryhmässä. Lisäksi paperiradan 2 ja alasylinterin la kehäpinnan välissä oleva kontaktiviira 5 eliminoi kostean paperiradan 2 ja alasylinterin la välisen adheesion vaikutuksen paperiradan 2 ylöspäin suuntautuvissa vienneissä. Paperiradan 2 alaspäin suuntautuneissa vienneissä adheesiota tosin esiintyy yläsy-lintereiden ly ja paperiradan 2 välillä, mutta painovoima pyrkii suurentamaan erkanemiskulmaa paperiradan 2 ja yläsy-lintereiden 1 erkanemiskohdissa vähentäen siten merkittävästi adheesion vaatimaa lisäjännitystarvetta.

Kuvion 1 esittämän monisylinterikuivaimen toisessa käyttö-ryhmässä paperirata 2 on jo niin kuiva, että se voidaan johtaa vapaana vientinä sylinteriltä toiselle. Tässä toisessa käyttöryhmässä on erillinen päätön viira 4y ylärivin sylintereille ly ja erillinen alaviira 4a alarivin sylintereille la. Ylä- ja alaviira 4y ja 4a on ohjaustelojen 3 avulla ohjattu yläsylintereiden ly kehän yläosaa pitkin ja vastaavasti alasylintereiden la kehän alaosaa pitkin, joi- 7 73477 loin paperirata 2 on myös alarivissä alaviiran 4a ja alasy-lintereiden la kehän alapinnan välissä hyvän lämmönvaihto-kosketuksen aikaansaamiseksi kaikkien sylintereiden ja paperiradan välillä.

Kuvion 1 esittämän monisylinterikuivaimen toisessa käyttö-ryhmässä adheesio ei enää aiheuta ongelmia, koska paperirata on jo suhteellisen kuiva. Kuviosta 2 nähdään selvästi, miten painovoima pyrkii pienentämään erkanemiskulmaa paperiradan 2 erkanemispisteessä alasylinteriltä la ja mikäli merkittävää adheesiota vielä esiintyy paperiradan 2 ja alasylinterin la välillä tällä kohtaa, tarvitaan suuria lisä jännityksiä paperiradan 2 irrottamiseksi alasylinteriltä la. Paperiradan 2 alaspäin suunnatussa viennissä adheesio sen sijaan pyrkii lyhentämään paperiradan 2 vapaata vientiä minkä lisäksi painovoima pyrkii suurentamaan erkanemiskulmaa a , mitkä tekijät yhdessä vähentävät lisäjännityk-2 sien tarvetta tällä kohdalla. Yllä olevasta analyysistä ja kuviosta 2 nähdään siten selvästi, että painovoiman erkanemiskulmaa a pienentävä vaikutus tulisi eliminoida paperiradan ylöspäin suuntautuvassa viennissä, eikä ainoastaan eliminoida vaan painovoimaa voitaisiin jopa käyttää hyväksi lisäjännitystarpeen vähentämiseksi tällä rataosalla.

Pääasiallisin ero kuvion 3 esittämän keksinnön mukaisen ratkaisun ja kuvion 1 esittämän sovitelman välillä on se, että kuvion 3 esittämässä keksinnön mukaisessa sovitelmassa käytetään kauttaaltaan kahta erillistä viiraa tai huopaa, s.o. päätöntä viiraa tai huopaa 4y, joka on ohjattu peräkkäin kunkin yläsylinterin ly kehän yläosaa pitkin, ja ala-viiraa tai -huopaa 4a, joka on ohjattu kunkin alasylinterin la kehän alaosaa pitkin, jolloin paperirata 2 on suorassa kosketuksessa ei ainoastaan yläsylintereiden ly kehäpinnan vaan myös alasylintereiden la kehäpinnan kanssa hyvän läm-mönvaihtokosketuksen aikaansaamiseksi paperiradan 2 ja kaik- 8 73477 kien sylintereiden välillä, ja että alarivin sylinteristä la seuraava ylärivin sylinteri ly on kokonaan mainitun alarivin sylinterin la kehän alaosaa pitkin ohjatun viiran tai huovan 4a erkanemisviivan kautta kulkevaksi ajatellun pys-tytason L toisella puolella.

Kuviosta 3 nähdään selvästi, että tällä järjestelyllä painovoima pyrkii lisäämään paperiradan 2 erkanemiskulmaa a alasylinteriltä la vähentäen siten adheesion vaikutusta ja lisä jännityksen tarvetta paperiradan 2 nousevalla osuudella.

On selvää, että alarivin sylinteristä la seuraavan ylärivin sylinterin ly ei tarvitse olla kokonaan alarivin mainitun sylinterin la kehän alaosaa pitkin ohjatun viiran tai huovan 4a erkanemisviivan kautta kulkevaksi ajatellun pystyta- son L toisella puolella, kunhan paperiradan 2 ylöspäin o suuntautuva rataosa muodostaa vähintään 90 teen kulman sen alasylinterin la akselin kautta kulkevan vaakatason kanssa, jolta paperirata 2 erkanee. Mikäli tämä kulma on o 90 , on painovoiman vaikutus eliminoitu, mutta mikäli o tämä kulma on suurempi kuin 90 on painovoima omiaan suurentamaan erkanemiskulmaa a paperiradan 2 ja alasylinterin la välillä vähentäen siten adheesion vaikutusta ja lisäjän-nityksen tarvetta. Näin ollen on selvää, että yläsylinteri ly voi olla hieman alaviiran 4a tai huovan erkanemisviivan kautta kulkevaksi ajatellun pystytason L samalla puolella kuin alasylinteri la, koska paperirata 2 käytännössä erkanee alasylinteriltä la hieman myöhemmin kuin alaviira tai -huopa 4a.

Kuten kuviosta 3 nähdään, on ylä- ja alarivin sylinterit ly ja la sovitettu suurinpiirtein päällekkäin siten, että kukin ylärivin sylinteri ly on alarivin seuraavan sylinterin la yläpuolella ja hieman sen edessä. Tällä järjestelyllä on painovoiman paperiradan lisäjännitystarvetta vähentävä vaikutus saatu mahdollisimman suureksi. Lisäksi tämä jär- 9 73477 jestely mahdollistaa yläviiran tai -huovan 4y ja alaviiran tai -huovan 4a ohjaustelojen 3y ja 3a sovittamisen siten, että paperirata saadaan tuetuksi alasylintereiltä la ylä-sylintereille ly ylöspäin suuntautuvien vientien koko pituudelta ja lähes koko paperiradan 2 alaspäin suuntautuvilla vienneillä.

On ymmärrettävä, että esillä olevan keksinnön mukaisella ratkaisulla saadaan paperiradan monisylinterikuivaimen tuotantokapasiteetti entisestään nostetuksi, kun painovoimaa käytetään hyväksi adheesion aiheuttamien lisäjännitystar-peiden vähentämiseksi. Tämän lisäksi paperirata voidaan kuivata alusta loppuun samalla käyttöryhmäjärjestelyllä.

Claims (4)

1. Laite, aineradan kuivattamiseksi, jossa on useita pyöritettäviä sylintereitä (la, ly) sovitettuna kahteen päällekkäiseen riviin, erillinen päätön huopa ja/tai viira (4a, 4y) sekä ylä- (ly) että alarivin sylintereitä (la) varten. ja elimiä (3y, 3a) kunkin viiran (4y, 4a) tai huovan ohjaamiseksi ylärivin sylintereiden (ly) kehän yläosaa pitkin tai alarivin sylintereiden (la) kehän alaosaa pitkin, tunnettu siitä, että alarivin sylinteristä (la) seuraava ylärivin sylinteri (ly) on ainakin lähes kokonaan mainitun alarivin sylinterin (la) kehän alaosaa pitkin ohjatun viiran (4a) tai huovan erkanemisviivan kautta kulkevaksi ajatellun pystytason (L) toisella puolella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että ylä- ja alarivin sylinterit ovat suurin piirtein päällekkäin siten, että kukin ylärivin sylinteri (ly) on alarivin seuraavan sylinterin (la) yläpuolella ja mahdollisesti hieman sen edessä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että viirojen tai huopien ohjauselimet ovat kunkin sylinterin kehäpinnan toiselta puolelta seuraavan eri rivissä olevan sylinterin kehäpinnan vastakkaiselle puolelle suuntautuvan yhteisen tangentin molemmin puolin sovitettuja ohjausteloja (3a, 3y) sylinteriltä toiselle siirtyvän paperiradan (2) tukemiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että ohjaustelaparissa, jolla on yhteinen alarivin sylinteriltä (la) seuraavalle ylärivin sylinterille (ly) suunnattu tangentti, on päätöntä huopaa tai viiraa (4y) ylärivin sylintereiden kehän yläosaa pitkin ohjaava tela (3y) hieman alempana kuin sen parina oleva, toista päätöntä huopaa tai viiraa (4a) alarivin sylintereiden (la) kehän II 12 73477